Construcciones en Acero by Camila Rodriguez

Construcciones en Acero Camila RodrĂguez Juan Pablo cas6llo MarĂa Antonia Cartagena Laura Cadavid Isabel Echeverri

CASOS DE ESTUDIO •  1. GOLDEN GATE – SAN FRANCISCO •  2. GHERKIN - LONDRES •  3. ESTADIO NACIONAL DE PEKÍN – PEKÍN

GOLDEN GATE BRIDGE 1933-1937

Dise単o: Joseph Strauss, Irving Morrow y Charles Ellis Longitud total: 2.72 7metros Peso: 80.470 toneladas Anchura: 25 metros Tiempo de obra: 4 anos

PROCESO CONSTRUCTIVO

1)  Cimentación 2)  Torres de acero 3)  Cables 4) carretera

1 CIMENTACIÓN •  Profundidad del mar: 170 metros •  Se usaron tubos de acero rellenos de dinamita, para llegar al lecho rocoso y escavar aproximadamente 30 metros de profundidad

•  Bloques de hormigón unidos formando contenedor oval protegido por un dique exterior •  Estructura del tamaño de una estadio de futbol •  Se relleno con hormigón formando una base solida a 15 metros por encima del agua para las torres de acero

1 CIMENTACIÓN

2 TORRES DE ACERO

•  Altura: 250 metro aprox. •  Componentes fueron fabricados en Pensilvania •  Soportan 34 millones de kilos de peso muerto de cables y carretera + 4,3 millones de kilos en movimientos (carros y camiones)

2 TORRES DE ACERO

•  Bases de acero de 5 pulgadas que van ancladas por piezas ver6cales fundidas a 53 pies de profundidad •  Se pone estructura que va en la mitas de las dos patas de la torre

2 TORRES DE ACERO

•  núcleos de celdas huecas compuestas por acero de 2,5 cm de espesor •  formado un panel de celdas que van reduciendo a medida que van subiendo, desde 97 en la parte inferior de la torre hasta 21 en la cima de la torre. •  Elementos horizontales ayudan a que las dos torres actuen como una unidad para resis6r las fuerzas laterales

2 TORRES DE ACERO

•  Piezas unidas por 300 mil remaches mar6llados a mano

2 TORRES DE ACERO •  Por ul6mo se ensambla pieza en acero para anclar los cables

3 CABLES

2 CABLES PRINCIPALES •  diámetro : 0.92 metros •  cada uno de 24 toneladas de acero

•  longitud de un cable principal: 2.332 metros •  61 rollos de cables formados por 27572 segmentos de alambre de acero galvanizado •  los alambres galvanizados de cada uno de los cables principales fueron colocándose mediante un telar 6po lanzadera, que se trasladaba hacia atrás y hacia delante e iba formando el cuerpo del cable. el hilado de los principales cables se completó en 6

3 CABLES •  Comprimidos a 55 mil kilos de presión •  Reves6dos con bandas y después pintados con an6oxidante •  Aproximadamente 5 km de acero

CARRETERA •  Construido por cerchas •  Se ensamblan par6endo desde ambos lados hasta encontrarse en el centro

3 CABLES •  Se forma una maya en acero pequena para luego fundir el concreto

SWISS RE

30 st Mary Axe FOSTER AND PARTNERS Londres, Inglaterra 40 Pisos Capacidad:

179,8 metros 3,500 personas

Septiembre

2003

SWISS RE ➤ windy conditions around the base of the building, and keeping the perception of the building’s size in proportion with other buildings in the area. The curved form developed for the Swiss Re building achieves these two objectives simultaneously by virtue of its streamlined aerodynamics and in the nature of its convex surface, which recedes from the eye so that the building’s size is not fully perceived from street level. The diameter of the tower is reduced at street level to maximise the external plaza circulation space and open up the areas in front of -Si, SI SEÑOR the adjacent buildings. The reduction in floor diameter towards the plant floors at the top of the building, culminating in the glazed domed roof, ensures that the building enhances but does not dominate the London skyline. For flexible and adaptable office space a regular internal planning grid is required. The office floors are organised into six ‘spokes’ or fingers, arranged on a 1.5m grid around a circular service and lift core. Between the spokes are triangular zones that are used as perimeter light-wells. The result is a maximum14m ‘core to glass’ internal dimension, with all parts of the office fingers within 8.5m

of a light-well. The light-wells are offset at each successive floor by 5 degrees. This twist creates balconies at each level and opens up dramatic views through and out of the building.

30 st Mary Axe

STÅLBYGGNADSPROJEKT

The perimeter ‘diagrid’ structure The perimeter steel structural solution was developed specifically for this building in order to address the issues generated by the unusual geometry in a manner that was fully integrated with the architectural concept and generated the maximum benefit for the client. The final solution was one of a number of approaches that were assessed in detail for overall structural efficiency, internal plannning benefits, buildability, cost and risk. The design avoids large cantilevers and keeps the light-wells free of floor structure by inclining the perimeter columns to follow the helical path of the six-fingered floors up through the building. A balanced diagrid structure is formed by generating a pattern of intersecting columns spiralling in both directions. The addition of horizontal hoops, which connect the columns at their intersection points and resist the forces arising from the curved shape, means that the

Artist impressio

perimeter struct of the floors. T agrid into a ver which provides tower. This ben that the core do forces and can planned steel s table internal s are also reduce ding stabilised

Diagrid analysi The unusual g building and its rise to signific each node level a radial directio understood in dent geometric a vertical floo lumn requires a ce. Adding a h diagrid structu are wrapped ar ans that the co tion at each n form of diagri spreading force more, if a verti

NR 3 • 2004 • NY

D I A G R I D

DiseĂąo constructivo para edificios de acero en altura, compuesto por elementos estructurales diagonales que componen triĂĄngulos

PROCESO CONSTRUCTIVO

DEFINICIÓN DE MATERIALES SEGÚN EL SISTEMA ESTRUCTURAL •  •  •  •  •  •  •  •  •  •  •  •  •  •

Anclajes de acero para la estructura Bases de acero Pla6nas Abrazaderas Broches Columnas Juntas de expansión Celosías Vigas Tensores Uniones ángulos Remaches, tornillos y tuercas Riostras Amarres

CRITERIOS PARA EL CÁLCULO DEL PESO

El cálculo se realiza de acuerdo al peso de los materiales que requiere el sistema planteado en planos

Peso del Acero: 7.480 k/m3

•  De,inir las cantidades y dimensiones de los elementos en acero para el calculo del peso

ALMACENAMIENTO

Materiales almacenados durante 6empos prologados, deben someterse a un limpieza de oxido, limallas, grasas y pinturas

INSPECCIÓN, TRANSPORTE Y DESPACHOS

•  Pintar los elementos de acero como método preven6vo ante los efectos de agentes atmosféricos (procedimiento provisional, mas no deﬁni6vo) •  El fabricante debe tener una copia del programa de Izaje de la estructura, y los elementos deberán enviarse en el orden que no perjudiquen la secuencia de ensamble. •  Marcar los elementos que componen la estructura para su iden6ﬁcación y ubicación en la obra.

DISEÑO DE EJECUCIÓN

COMPRENDE •  Conocimiento previo del ediﬁcio en todos los aspectos, tanto cualita6va como cuan6ta6vamente. •  La alterna6va y estrategia de ejecución escogida y su proceso construc6vo. •  El 6empo en el cual se va a ejecutar la obra •  El conjunto de recursos necesarios para la ejecución

INSTALACIONES PROVISIONALES

Para las construcciones en acero es necesario realizar un verdadero diseño de planta de operación donde se consideren todos los movimientos y 6empos requeridos en la construcción •  Cerramiento •  Acceso de Vehículos •  Espacio suﬁciente para acomodación de grúas •  Andamios y Puntuales para soportes temporales

360 pilares que se hincan profundamente en el terreno

6 C I M E N TA C I Ă&#x201C; N

CIMENTACIÓN Y ANCLAJES

No diﬁere de la cimentación de otro sistema de construc6vo, pero si depende en gran medida de las condiciones del terreno Por esta razón el ediﬁcio cuenta con pilares que se encuentran a una profundidad considerable El aspecto mas importante es la unión de la subestructura con la superestructura por medio de anclajes

•  •  •

EVITAR DESPLAZAMINETOS HORIZONTALES NIVELACIÓN CALZADO CON GROUT

Fig.24

124

IZAJE

El montaje del ediďŹ cio, debido a que es de estructura metĂĄlica es mas un problema de ensamble plomado y nivelado de elementos que un problema de otra linea semejante del trabajo de construcciĂłn, donde interviene n forma sustancial el 6po y can6dad de equipo de izaje

ENSAMBLE DEFINITIVO

Una vez que el primer grupo de elementos ver6cales esta aplomado y las vigas horizontales principales correspondientes estรกn niveladas, se proceden al atornillado. Luego se colocan las diagonales para completar el sistema de esqueleto de entrepiso y luego se arma el asiento metalico para las losas de steel deck. Los empates de las columnas se hacen a una distancia de 60 cm por encima de la losa para evitar las interferencias de columnas y vigas. Finalmente se ensambla y realiza el izaje de la fachada

new(er) structural language - Most forms that can be created with a triangulated form (within reason) can be assumed possible - Note that floor plates must not be regular - they can change from one level to the next - as long as the structural skin employed in a DiaGrid is mostly continuous the structure can rather safely be assumed acceptable (this is not a firm rule or blessing to design a DiaGrid without further research and/or consultation.

DIAGRID

PERÍMETRO ESTRUCTURAL -RESOLUCIÓN DE LA GEOMETRIA INUSUAL -El diseño evita los grandes voladizos y mantiene las plantas libres. Esto se logra haciendo que las columnas del perímetro coincidan con la forma helicoidal de las plantas. -La estructura diagrid se mantiene en equilibrio generando un patrón de diagonales que se intersectan generando una espiral en ambas direcciones

sponse to the particular site and client requirements. In the case of the Swiss Re building the principal formative ideas can be summarised as: ●A net office floor area within the building of around 500,000 ft2 (46,450 m2) ●The enhancement of the public environment at street level, opening up new views across the site to the frontages of the adjacent buildings and allowing good access to and around the new development ●Minimum impact on the local wind environment ●Maximum use of public transport for the occupants of the building NR 3 • 2004 • NYHETER OM STÅLBYGGNAD

●Flexibly serv ‘user-friendly ces with max jacent to natu ●Good physic nectivity betw ●Reduced ene of natural ve ble, low faça building cont

Tall building d ty of reducing vel and help th proportioned fo imum benefit t is achieved by

DIAGONALES U N I O N E S

The externa triangulated g permitting a f

The Diagrid so the floor pl The central co stability.

180m height and provides a very good level of overall dynamic performance. The development of the diagrid nodes It was recognised at the outset that the node connection detail would be fundamental to the success of any diagrid scheme. The local geometry of the connec40

Two design approaches one can focus on the individ and fabricate end details to tuation, or use separate nod commodating all the geome and allowing simple stick el The tower was assem used. The latter approac construction cycles o simplification in the connec

with one cycle every

NR 3 • 2004 • NYHETER OM S

STÅLBYGGNADSPROJEKT

➤ forces at the middle and lower l The sizing of the steel elements is g ned by strength criteria – the total stiffness of the diagrid is sufficient mit the wind sway to 50mm over t 180m height and provides a very level of overall dynamic performa

The development of the diagrid n It was recognised at the outset th node connection detail would be f mental to the success of any diagrid me. The local geometry of the co 40

STÅLBYGGNADSPROJEKT

Multiframe Analysi

ESTADIO OLÍMPICO DE PEKÍN

•  Jacques Herzog y Pierre de Meuron (suiza) •  Terminado en Junio del 2008 •  largo: 330 m x ancho: 220m •  Graderias en concreto 90 thousand seats •  70,000 toneladas de acero en un comienzo 55,000 toneladas de acero al ﬁnal. 36 km de acero que envuelven el estadio. •  Vigas hasta de 313m de largas

FASES •  1. CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA •  2. CERRAMIENTO (ENTRAMADO) •  3. LA CUBIERTA

FASE 1: CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA •  PILOTES •  1. Pilotes de 37 m de profundidad •  2. Refuerzo en acero •  3. Se vierte cemento alrededor de los pilotes

•  Grandes fuerzas horizontales. •  Los puntos medios de las vigas CRÍTICOS •  Se desarrolló un acero especial Q35 - Bajos niveles de fosfato y azufre - El mas puro - Fuerza, estabilidad, pureza, resistencia, sismorresistente

= •  Diseño consta de una cerchas entre tejidas •  Diseño donde los elementos se soportan entre sí, (exactamente igual que un nido de pájaro)

•  Miles de vigas individuales cada una ejerciendo fuerzas en todos los sen6dos •  Lugar sísmico: - disminuir las fuerzas internas - vigas ligeras sin comprometer su fuerza. - Se crearon vigas individuales con grosores diferentes. - Se u6lizó programa de modelación 3d de la industria aeroespacial. CATIA

•  La estructura SÍMETRICA : capa interna •  Entrelazado de vigas secundarias: la capa superﬁcial •  Superposición de capas simétricas = ilusión de una forma orgánica. -Las vigas son elaboradas en la fabrica y luego transportadas a la obra.

•  LA BASE : 24 puntos de anclaje en acero “los pies” 100 toneladas y son ajustadas por los trabajadores. •  LAS COLUMNAS: transportarán la mayoría de las cargas a la cimentación 1000 toneladas. Las secciones mas altas de las columnas son mas livianas. Para ubicarlas toco fragmentarlas. Cada parte fue creada en la fabrica y ensamblada en situ.